Диссертация (Обеспечение эффективной работы талевых канатов), страница 3

3. Зависимость количества оборванных проволок на шаге свивки каната отнаработки канатаПроцесс моделирования можно разбить на следующие этапы.1) Вычисляем длину каната А, огибающую половину окружностишкива. Вычисляем длину LNE несвиваемых с барабана витков каната.Находим длину каната LOS в оснастке и разбиваем ее на массив значений Lот 0 до LOS, м. Получаем ZОБЩ(L) – суммарное число изгибов каната подлине в оснастке талевой системы за цикл работы каната. При отсутствииотводного шкива для тяговой струны:UТСZ ОБЩ  L    Z i  L  ,(2)i 1где i  0;1..U ТС ; причем:1, если  LZ  LNE   L   LZ  LNE  x  U ТС если i  0, то Z i  L   0, иначеZi  L   1, если  LZ  LNE  LТ  А   i  1   Н  А    L   LZ  LNE  LТ  А   i  1   Н  А   x  U ТС  i  1 иначе Z i  L   0, иначе(3),13где LZ – длина каната, необходимая для закрепления на барабане лебедкиприжимной планкой; х – высота подъема талевого блока; UТС – кратностьоснастки; LT – длина тяговой струны; Н – расстояние между осьюкронблока и осью талевого блока при нижнем положении последнего.При наличии отводного шкива для тяговой струны:U ТС 1Z ОБЩ  L   Z  L ,i(4)i 1где i  0;1..U ТС  1 ; причем:1, если  LZ  LNE   L   LZ  LNE  x U ТС если i  0, то Z i  L   0, иначе1, если  LZ  LNE  LТ  А  L   LZ  LNE  LТ  А  x  UТС Zi  L   если i  1, то Z i  L   0, иначеиначе Z  L   1, если  LZ  LNE  LТ  LОТ  А   i  2    Н  А   L   LZ  LNE  LТ  LОТ  А  i  2    Н  А   x  U ТС  i i0,иначегде LОТ,(5)– расстояние между осями отводного шкива и быстроходногошкива кронблока.Пример распределения числа изгибов каната по длине в оснастке сотводным шкивом для тяговой струны за цикл работы каната в талевойсистеме показан на рис.

4 и рис. 5.Рис. 4. Число изгибов каната в оснастке талевой системы за один цикл работыканата по отдельности каждым телом огибанияРис. 5. Суммарное число изгибов каната в оснастке за один цикл работы каната142) Учитываем начальное положение талевого блока:- считаем массив Zх1h10(L) – он равен массиву ZОБЩ(L), только не при высотеx, как в (3) и (5), а при высоте (х1+ h10), где х1 – величина подъема талевогоблока в первой группе операций, а h10 – начальное положение талевого блока впервой группе операций;- считаем массив Zh10(L) – он равен массиву ZОБЩ(L), только не при высоте x,как в (3) и (5), а при высоте h10;- считаем массив Zх1(L) – эквивалентное число изгибов на шкивах с учетомначального положения талевого блока:Zх1(L)= Zх1h10(L)–Zh10(L);(6)аналогично считаем Zх2(L), Zх3(L) и т.д., в зависимости от исходно заданногопользователем числа групп операций.Разбиение на число групп операций дает возможность учесть не толькоСПО, как было во всех известных ранее методиках, но и совместное действиевсех операций с талевым блоком, которые можно объединить в группы.Например, группа №1: СПО; группа №2: наращивание при бурении; группа №3:наращивание при бурении (отличается от №2 высотой подъема талевого блока);группа №4: промывка при бурении; и т.д.

Каждая из групп операций будетотличаться величиной подъема талевого блока (х1, х2, х3 и т.д.), начальнымположением талевого блока (h10, h20, h30 и т.д.), максимальной наработкой канатаОПЕР1ОПЕР 2ОПЕР 3за соответствующую группу операций ( Вmax, Вmax, Вmaxи т.д.), рассчитан-ной в кНm или в других единицах, и коэффициентом, учитывающим динамические нагрузки при заделке неподвижного конца и вибрации (V1, V2, V3 и т.д.).3) Учитываем слои на барабане и переходы со слоя на слой и из витка ввиток. Для этого в каждой из групп операций вычисляем диаметр навивкиканата на барабан DБ ( L) (за начальные условия принимаем D0=0; DП1=∞): 0, если L  L КБ 1n   L Б  n 1 LБ D,еслиDLDиDDnttПnn  d К  t 0 ,D Б 1( L )   d К  t0  (7) иначе n   L  n 1L D Пn , если    Б     Dt  L   Б     Dt  и  D Пn  Dn    d К  t0 d К  t0 аналогично считаем DБ2(L), DБ3(L) и т.д., в зависимости от исходнозаданного пользователем числа групп операций, где Dn – диаметр n-го слоянавивки каната на барабан:15Dn  DБ  dК  2  h   n 1 ,(8)n – номер слоя на барабане; hΔ – высота треугольника, образованногоцентрами трех соприкасающихся друг к другу витков:2 d  mВ (9)h  d   К , 2 mВ – зазор между витками; DБ и LБ – диаметр и длина обечайки барабана2Клебедки; dК – диаметр каната; DПn=2·RПn – диаметр перехода каната со слояна слой или из витка в виток; RПn – радиус изгиба каната при переходе спредыдущего слоя на n-ый слой или из витка в виток в n-ом слое:D d n  K  d K22 2RПn  22  D d 2D dd  mB    Dn dK   n  K   2   n  K  d K2   K    22 2  2 2 2    22 D d D d d  mB  2   n  K    n  K  d K2   K cos 2   222  (10) 2 2   d  mB  K 2 2  cos 2,α – угол сектора перехода каната со слоя на слой и из витка в виток; LКБ1 , LКБ 2 , ит.д.

– канатоемкость барабана в зависимости от группы операций, то естьполная длина каната, укладываемая на барабан при подъеме талевогоблока на необходимую высоту:LКБ 1  LNE   x1 h10  UТС .(11)Для каждой из групп операций вычисляем массив коэффициентовKD, учитывающий влияние соотношения диаметра шкивов и диаметранавивки каната на барабан на долговечность каната по длине L в оснастке:k DШ KD1 L   ;DLБ1(12)аналогично считаем KD2(L), KD3(L) и т.д., в зависимости от исходнозаданного пользователем числа групп операций.Для каждой из групп операций вычисляем эквивалентное числоизгибов на шкивах ZБх(L) с учетом начального положения талевого блока(6) и особенностей навивки каната на барабан (12):Zх1(L), если L   LZ  LКБ 1ZБх1(L)  ; (13) Zх1(L)  KD1(L) 1 , если  LZ  LNE   L   LZ  LКБ 1аналогично считаем ZБх2(L), ZБх3(L) и т.д., в зависимости от исходнозаданного пользователем числа групп операций.16На рис.

6 показаны модели расходования технического ресурса талевогоканата по его длине в оснастке числом эквивалентных циклов изгиба по четыремвариантам (а, б, в, г): а) без учета разницы диаметров шкивов и барабана имногослойной навивки каната на барабан (по зависимости (6)); б) с учетомразницы диаметров шкивов и барабана и без учета многослойной навивки канатана барабан (диаметр навивки каната на барабан в этом случае принят постоянным);в) с учетом разницы диаметров шкивов и барабана и с учетом многослойнойнавивки каната на барабан; г) с учетом всего вышеперечисленного и с учетомперехода каната со слоя на слой и с витка в виток (по зависимости (13)).Рис.

6. Влияние конструктивных особенностей (геометрических факторов) назагруженность каната эквивалентным числом изгибов по длине в оснастке за циклработы каната: а) без учета разницы диаметров шкивов и барабана и многослойнойнавивки каната на барабан; б) с учетом разницы диаметров шкивов и барабана и без учетамногослойной навивки каната на барабан; в) с учетом разницы диаметров шкивов ибарабана и с учетом многослойной навивки каната на барабан; г) с учетом всеговышеперечисленного и с учетом перехода каната со слоя на слой и с витка в витокИз рис. 6 видно, что для варианта а загруженность каната меньше, чем длятрех других вариантов б, в, г.

Если учитывать только разницу диаметров шкивови барабана без учета многослойной навивки на барабан (вариант модели б), тозагруженность каната будет больше, чем для варианта а. При учете же обоихфакторов (и разницы диаметров шкивов и барабана, и многослойной навивкиканата на барабан, см. вариант модели в) загруженность каната займетпромежуточное положение между вариантами а и б. Это объясняется тем, чтодиаметр барабана увеличивается по мере навивки на него каната, и изгибающиенапряжения уменьшаются по сравнению с исходным диаметром обечайкибарабана, тем самым технический ресурс каната расходуется меньше (вариант впо сравнению с вариантом б).

Если учитывать переход каната со слоя на слой и свитка в виток (вариант модели г), то загруженность каната будет либо такая же,17как и по варианту в (если угол α больше или равен 600), либо будет больше, чемдля варианта в (если угол α меньше 600). Следует отметить, что модель поварианту г наиболее приближена по сравнению с вариантами а, б и в кфактическому расходованию ресурса талевого каната, поскольку учитываетнаибольшее число основных факторов, выводящих канат из строя.4) Учитываем заделку неподвижного конца и вибрацию: вычисляемдлину зоны влияния LV (рис.

7); для каждой из групп операций находиммаксимум функции ZБх(L); для каждой из групп операций вычисляемэквивалентное число изгибов ZVБх(L) на шкивах с учетом начальногоположения талевого блока (см. зависимость (6)), особенностей навивки канатана барабан (см. зависимость (13)), особенностей заделки каната нанеподвижном конце и вибрации. Для учета влияния заделки неподвижнойструны и оценки вибрации при СПО и бурении на расходование ресурсаталевого каната по длине в оснастке талевой системы в этой зоне намивыделено два случая, которые можно выбрать пользователю: а) без учетавибрации (V=0), при этом влияние заделки в зоне невращающегося шкивакронблока приравнивается к одному циклу изгиба на шкиве за цикл работыканата; и б) с учетом вибрации (V=1), при этом влияние нагрузки от вибрациии влияние заделки неподвижной струны в зоне невращающегося шкивакронблока приравнивается к максимальному эквивалентному числу изгибов нашкивах (см.

рис. 7). То есть, сопоставив влияние вибрации и заделкинеподвижной струны с изгибными факторами, учет указанных динамическихнагрузок введен в математическую модель работы талевого каната. Припроверке на адекватность такая математическая модель более адекватна, чеммодель без учета влияния указанных динамических нагрузок (рис.